大肠杆菌O157:H7 基因组中非编码RNA （sRNA）对细菌致病位点特异性识别的影响及相关作用机理

Escherichia coli O157:H7 is one of the most notorious human enteric pathogens worldwide, which poses a serious threat to human health. Sensing gut environmental signals and further regulating the bacterial virulence genes expression to colonize specifically in the human large intestine is the most important step for E. coli O157:H7. Previous studies suggested that many non-coding small RNA (sRNA) of E. coli O157:H7 may be involved in the regulation of the bacterial site-specific colonization, however, most of the underlying mechanisms of these regulations remain unknown. In this project, seven candidate sRNAs that may be involved in the site-specific colonization in large intestine will be chosen for further study using high-throughput sequencing, molecular biological methods and biochemical methods. We will identify and determine the target genes of these sRNAs. Furthermore, we will investigate which and how environmental signals regulate the expression of these sRNAs. Therefore, the results will completely reveal the relationship between the sRNAs of E. coli O157:H7 and the bacterial site-specific colonization in the large intestine, which is of great significance for understanding the pathogenesis and evolution of E. coli O157:H7. Besides, the sRNAs may also serve as potential targets for some medicines or vaccines, which is a new strategy for the treatment of E. coli O157:H7 infection.

大肠杆菌O157:H7是最重要的人类肠道致病菌之一，严重威胁人类健康。感知肠道环境信号、进而调控相关毒性基因的表达从而特异地定殖大肠是该菌致病过程中最关键的一步。部分sRNA已被证明可参与其毒性调节和定殖位点识别，但大部分分子机制都不清晰。本项目拟结合高通量组学技术、分子生物学、生物化学等，对前期发现的7个可能和该致病菌致病位点特异性识别相关的sRNA进行深入研究。一方面，确定受该类sRNA调节的靶基因及调节方式；另一方面，探究sRNA的表达受到何种环境信号影响，相关过程需要哪些高级调节因子参与。最终完整解析sRNA影响O157:H7定殖位点特异识别的分子机制。研究成果将使我们从整体水平对该菌中sRNA与致病性之间的关系有一个更清楚的认识，对于全面理解该菌的致病机理和进化机制具有重要意义。同时，与该菌致病性相关的sRNA可作为疫苗和相关药物的候选靶点，为相关预防和治疗提供新思路。

肠出血性大肠杆菌血清型O157:H7是一种重要的食源性肠道病原菌，可引起宿主严重的急性出血性腹泻，腹部绞痛，甚至死亡。大肠杆菌O157:H7感受定植位点——大肠中的微环境信号，精确调节毒力基因的表达，是其致病过程中的关键。部分sRNA已被证明可参与其毒性调节和定植位点识别，但大部分分子机制都不清晰。本项目利用生物信息学及分子生物学等技术，对大肠杆菌O157:H7中7个与大肠特异性位点定植相关的sRNA的作用机制进行了深入探究。通过RACE实验鉴定了各sRNA准确的转录起始位点和终止位点；通过动物实验证明各sRNA均与大肠杆菌O157:H7在大肠的定植有关，并进一步揭示了这些sRNA调控的下游毒力基因，证实sRNA通过调控这些下游靶基因提高细菌在大肠特异性定植的能力。通过研究我们发现了高磷、高丁酸盐、高铵等肠道环境信号分子通过不同sRNA调控下游毒力基因表达，进而影响大肠杆菌O157:H7致病性的分子机制；并深入解析了双组份系统PhoB/R、NtrC/B，调节蛋白Lrp等在sRNA介导的细菌致病性调控中的作用。此外，我们将建立的sRNA研究体系应用于其他致病性大肠杆菌——新生儿致脑膜炎大肠杆菌的研究中，并发现了一个新的sRNA-17。发现细菌能够通过ArcA/B双组分系统响应血液中的微氧信号，下调sRNA-17的表达，促进新生儿致脑膜炎大肠杆菌在血液中的复制和穿过血脑屏障。.项目累计发表SCI论文9篇。